drake - 自由 float 基础机器人的空间速度雅可比行列式的基础分量全为零

Question

我正在尝试为具有自由 float 底座的机器人计算末端执行器空间速度雅可比行列式。由于自由 float 基数，雅可比应该包含一个基数组件和一个操纵器注释(参见 https://spart.readthedocs.io/en/latest/Tutorial_Kinematics.html#jacobians )

V_ee = 末端执行器空间速度
J_b = 基础雅可比组件
J_m = 操纵器雅可比分量
v = 广义速度

V_ee = [J_b, J_m] v

直到现在，我一直在使用 SPART 工具箱在 Matlab (https://github.com/NPS-SRL/SPART) 中执行此操作，现在我正在转向 Drake。我尝试在 MultiBodyPlant 中使用 CalcJacobianSpatialVelocity，与 SPART 相比，操纵器 Jacobian 是正确的。然而，雅可比行列式的基分量全为零。这与我的预期和 SPART 的自由 float 底座不同，底座速度对末端执行器空间速度有贡献。

可在此处找到此问题的重现示例:https://colab.research.google.com/github/vyas-shubham/DrakeTests/blob/main/freeFloating/computeJacobian.ipynb

我想我要么在使用 Drake 时犯了这些错误之一:

• 使用 CalcJacobianSpatialVelocity 错误。这不太可能，因为操纵器 jacobian 是正确的并且基础框架也是正确的(URDF 中只有 1 个框架)。
• 为自由 float 基数计算雅可比矩阵时使用了错误的 URDF。也许我需要在 URDF 中以不同方式指定 Drake 的 float 基数以将其包含在雅可比计算中？

Answer 1

您的代码采用了追赶者相对于目标的雅可比行列式；它们之间没有 float 基数(因此 float 基数的 jacobian wrt 确实应该为零)。我想，也许你想制作 frame_A=world_frame？

postCaptureTargetJacobian = postContactPlant.CalcJacobianSpatialVelocity(context=postCaptureContext,
                                             with_respect_to=JacobianWrtVariable.kV,
                                             frame_B=target_frame,
                                             p_BP=np.zeros(3),
                                             frame_A=world_frame,
                                             frame_E=world_frame)

PS - 我将此单元格添加到您的笔记本中以快速检查您的运动学树

from IPython.display import display, SVG
import pydot
display(SVG(pydot.graph_from_dot_data(postContactPlant.GetTopologyGraphvizString())[0].create_svg()))

PPS - 感谢您整理笔记本中的示例。这让我很容易看一眼。